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Magnet-Resonanz-Tomographiegerät mit zerstörungsfrei
lösbarer
Bauteil-Klebeverbindung zwischen Gerätekomponenten Die vorliegende
Erfindung bezieht sich allgemein auf die Kernspintomographie (Synonym:
Magnetresonanztomographie -MRT) wie sie in der Medizin zur Untersuchung
von Patienten Anwendung findet. Dabei bezieht sich die vorliegende
Erfindung insbesondere auf ein Kernspintomographiegerät, bei dem
fest zu verbindende Gerätekomponenten
durch eine zerstörungsfrei
lösbare
Bauteil-Klebeverbindung verklebt sind.
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Die MRT basiert auf dem physikalischen Phänomen der
Kernspinresonanz und wird als bildgebendes Verfahren seit über 15 Jahren
in der Medizin und in der Biophysik erfolgreich eingesetzt. Bei dieser
Untersuchungsmethode wird das Objekt einem starken, konstantem Magnetfeld
ausgesetzt. Dadurch richten sich die Kernspins der Atome in dem Objekt,
welche vorher regellos orientiert waren, aus. Hochfrequenzwellen
können
nun diese „geordneten" Kernspins zu einer
bestimmten Schwingung anregen. Diese Schwingung erzeugt in der MRT
das eigentliche Messsignal, welches mittels geeigneter Empfangsspulen
aufgenommen wird. Durch den Einsatz inhomogener Magnetfelder, erzeugt
durch Gradientenspulen, kann dabei das Messobjekt in alle drei Raumrichtungen
räumlich
kodiert werden. Das Verfahren erlaubt eine freie Wahl der abzubildenden Schicht,
wodurch Schnittbilder des menschlichen Körpers in alle Richtungen aufgenommen
werden können.
Die MRT als Schnittbildverfahren in der medizinischen Diagnostik,
zeichnet sich in erster Linie als „nicht-invasive" Untersuchungsmethode
durch ein vielseitiges Kontrastvermögen aus. Aufgrund der hervorragenden
Darstellbarkeit des Weichgewebes hat sich die MRT zu einem der Röntgen-Computertomographie
(CT) vielfach überlegenen
Verfahren entwickelt. Die MRT basiert heute auf der Anwendung von
Spinecho- und Gradientenecho-Sequenzen, die bei Messzeiten im Bereich
von Sekunden bis Minuten eine exzellente Bildqualität ermöglichen.
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Die ständige technische Weiterentwicklung der
Komponenten von MRT-Geräten,
und die Einführung
schneller Bildgebungssequenzen eröffnete der MRT immer mehr Einsatzgebiete
in der Medizin. Echtzeitbildgebung zur Unterstützung der minimalinvasiven
Chirurgie, funktionelle Bildgebung in der Neurologie und Perfussionsmessung
in der Kardiologie sind nur einige wenige Beispiele.
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Der grundsätzliche Aufbau eines der zentralen
Teile eines solchen MRT-Gerätes
ist in 1 dargestellt.
Sie zeigt einen supraleitenden Grundfeldmagneten 1 (z.B.
ein axialer supraleitender Luftspulenmagnet mit aktiver Streufeldabschirmung)
der in einem Innenraum 9 ein homogenes magnetisches Grundfeld
erzeugt. Der supraleitende Grundfeldmagnet 1 besteht in
seiner den Innenraum 9 umgebenden Wandung aus Spulen die
sich in flüssigem
Helium befinden. Die Wandung des Grundfeldmagneten besteht aus einem
zweischaligen Kessel, der in der Regel aus Edelstahl ist. Der innere
Kessel, der das flüssige
Helium beinhaltet und zum Teil auch als Windungskörper für die Magnetspulen
dient, ist über schwach
wärmeleitende
Gfk-Stäbe
(Rods) an dem äußeren Kessel,
der Raumtemperatur hat, aufgehängt.
Zwischen innerem und äußerem Kessel herrscht
Vakuum. Den inneren und äußeren Kessel bezeichnet
man als Magnetgefäß.
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In den Innenraum 9 des Grundfeldmagneten 1 ist
eine zylinderförmige
Gradientenspule 2 konzentrisch eingesetzt und mit diesem
durch eine spaltfüllende
Bauteil-Klebeverbindung 6 fest verbunden. Beide Stirnseiten
der Gradientenspule sind mit optischen Verblendungen 3 versehen.
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Auch die Gradientenspule 2 ist
sehr komplex aufgebaut: Sie besitzt drei Teilwicklungen, die ein dem
jeweils eingeprägten
Strom proportionales, räumlich
jeweils zueinander senkrechtes Gradientenfeld erzeugen durch die
der jeweilige Meßbereich räumlich kodiert
wird. Jede dieser Spulen ist mit einer eigenen Stromversorgung ausgestattet
um unabhängige
Strompulse entsprechend der in der Pulssequenzsteuerung programmierten
Folge amplituden- und zeitgenau zu erzeugen. Die erforderlichen
Ströme
liegen im Bereich bis etwa 250 A was im Betriebszustand eine außerordentliche
Wärmebildung
zur Folge hat. Um diese Wärme
abzuführen
ist in die Gradientenspule 2 ein aktives Kühlsystem
integriert und mit den Magnetgradientenfeld-erzeugenden Teilspulen
vergossen.
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Innerhalb der Gradientenspule 2 befindet sich üblicherweise
eine Hochfrequenzspule (HF-Resonator oder Antenne) – in 1 nicht dargestellt. Sie
hat die Aufgabe die von einem Leistungssender abgegebenen HF-Pulse
in ein elektromagnetisches Wechselfeld zur Anregung der Atomkerne
umzusetzen und anschließend
das von dem präzedierenden Kernmoment
ausgehende Wechselfeld in eine dem Empfangszweig zugeführte Spannung
zu wandeln. Auch die Hochfrequenzspule ist in der Regel mit der Gradientenspule 2 verklebt.
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Die eben beschriebenen Bauteile (Grundfeldmagnet,
Gradientenspule, Hochfrequenzresonator) sind die wichtigsten Komponenten
eines MRT-Gerätes
und aufgrund ihrer Komplexität
auch sehr störanfällig. Fällt beispielsweise
die Gradientenspule aus, so muß diese
von dem Grundfeldmagneten getrennt und ersetzt bzw. repariert werden.
Da oben genannte Bauteile miteinander verklebt sind, gestaltet sich
eine zerstörungsfreie
Trennung nach derzeitiger Vorgehensweise sehr schwierig bzw. aufwendig.
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Im Stand der Technik erfolgt ein
Auftrennen der Bauteil-Klebeverbindung
durch thermisches Erweichen bzw. Zerstören des Klebers. Um das entsprechende
Bauteil wieder einsetzen und verwenden zu können werden die Klebereste
mechanisch und/oder chemisch entfernt. Insbesondere bei spaltfüllenden
Verklebungen, bei denen größere Mengen an
Klebstoff oder Vergußmasse
verwendet wurde, gestaltet sich die Reinigung der Klebeflächen sehr aufwendig.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung
ist es, eine Klebeverbindung zu schaffen, die ein späteres zerstörungsfreies
Trennen ermöglicht
und den Aufwand, die getrennten Bauteile für ein erneutes Verkleben zu
Präparieren,
minimiert.
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Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch
die Merkmale des unabhängigen
Anspruchs gelöst.
Die abhängigen
Ansprüche
bilden den zentralen Gedanken der Erfindung in besonders vorteilhafter
Weise weiter.
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Erfindungsgemäß wird ein Kernspin-Tomographiegerät beansprucht
welches verschiedene Gerätekomponenten
aufweist, die jeweils durch eine Bauteil-Klebeverbindung miteinander
verklebt sind, wobei die Bauteil-Klebeverbindung zumindest eine Trennschicht
aufweist.
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In einer möglichen Ausgestaltung der Erfindung
ist die Trennschicht auf zumindest einer der beiden Oberflächen der
Bauteil-Klebeverbindung angeordnet.
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Entsprechend einer weiteren Ausgestaltung ist
die Trennschicht bzw. sind zwei Trennschichten in der Bauteil-Klebeverbindung integriert.
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Dabei besteht die Trennschicht vorteilhaft aus
einem bzw. mehreren Klebebändern
bzw. aus einer bzw. mehreren selbstklebenden Folien oder aus Harz-getränktem Laminat.
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Um eine kompaktere Verbindung zwischen den
Komponenten beiderseits der Trennschicht herzustellen weist eine
Trennschicht erfindungsgemäß einen
oder mehrere formschlüssige
Verbindungsabschnitte auf.
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Die durch die Bauteil-Klebeverbindung
verklebten Gerätekomponenten
stellen erfindungsgemäß einen
Grundfeldmagneten und eine Gradientenspule und/oder eine Gradientenspule
und einen Hochfrequenzresonator dar.
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Weitere Vorteile, Merkmale und Eigenschaften
der vorliegenden Erfindung werden nun anhand von Ausführungsbeispielen
bezugnehmend auf die begleitenden Zeichnungen näher erläutert.
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1 zeigt
einen schematischen Schnitt durch den Grundfeldmagneten und die
Gradientenspule im Innenraum 9 den dieser umschließt.
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2a zeigt
schematisch im Schnitt eine erste erfindungsgemäße Ausführungsform der Bauteil-Klebeverbindung zwischen
Grundfeldmagnet und Gradientenspule,
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2b zeigt
schematisch im Schnitt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform der Bauteil-Klebeverbindung zwischen
Grundfeldmagnet und Gradientenspule.
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1 zeigt
wie oben erwähnt
einen schematischen Schnitt durch den Grundfeldmagneten 1 eines
MRT-Gerätes.
Im Innenraum 9 den dieser umschließt befindet sich die Gradientenspule 2.
Außerdem
zeigt 1 exemplarisch
einige Verkleidungsteile 3 die als optische Verblendung
dienen sowie den Boden 5 auf dem das MRT-Gerät steht.
Die vorliegende Erfindung befaßt
sich mit der Beschaffenheit der Bauteil-Klebeverbindung 6,
im Falle der 1 zwischen
Grundfeldmagnet 1 und Gradientenspule 2.
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Wie eingangs erwähnt ist es manchmal notwendig,
miteinander verklebte Bauteile eines MRT-Gerätes zerstörungsfrei zu trennen. Bei derzeitigen
Trennungs-Verfahren wird die verbindende Klebeschicht zersägt und die
zurückbleibenden
Klebereste jedes Bauteils aufwendig entfernt.
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Insbesondere die Entfernung der Klebereste kann
durch eine erfindungsgemäße Ausgestaltung der
Klebeschicht wesentlich vereinfacht werden, wie im folgenden anhand
der 2a und 2b gezeigt wird:
In 2a ist gemäß einer
ersten Ausführungsform der
vorliegenden Erfindung eine Bauteil-Klebeverbindung 6 dargestellt
(hier beispielsweise zwischen Grundfeldmagnet 1 und der
zylinderförmigen
Gradientenspule 2) die aus einer Füllmasse (z.B. Epoxydharz) besteht
und an ihren Grenzflächen
zu den zu verbindenden Gerätekomponenten 1,2 jeweils
eine Trennschicht 4 aufweist. Um die innere Gerätekomponente
(bspw. die Gradientenspule 2) wieder aus der sie umgebenden äußeren Gerätekomponente (bspw.
dem Grundfeldmagneten) herauszulösen, wird
die Füllmasse
der Bauteil-Klebeverbindung 6 zwischen den erfindungsgemäßen Trennschichten chemisch,
thermisch oder mechanisch (z.B. durch Sägen) zerstört.
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Die Trennschichten 4 stellen
gewissermaßen eine
Sollbruchstelle dar, die nach dem Herauslösen bzw. dem Ausbau des zu
trennenden Teiles ein einfaches Abziehen der Füllmassenreste erlaubt. Dadurch
entfällt
ein zeitaufwendiges Reinigen beider Oberflächen. Auch die Gefahr der Beschädigung bzw.
Zerstörung
der zu trennenden hochwertigen Bauteile ist bei einer Klebereste-Entfernung
auf Basis der erfindungsgemäß eingebauten
Trennschichten nicht gegeben. Bereits unmittelbar nach dem Abziehen
der Füllmassenreste
ist das entsprechende Bauteil für
einen neuen Einbau präpariert.
Die Gradientenspule 2 kann erneut eingebaut werden bzw.
es kann erneut eine Gradientenspule 2 in den Grundfeldmagneten 1 eingebaut
werden.
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Die erfindungsgemäße Trennschicht 4 kann unterschiedlich
ausgestaltet sein, z.B. als Klebebänder oder selbstklebende Folien
bzw. eine Beschichtung der zu verklebenden Bauteiloberflächen mit Trennmitteln.
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Allerdings ist durch die Verwendung
derartiger Materialien als Trennschicht die Festigkeit der Bauteilverbindung
vermindert. Daher ist ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung
eine trotzdem stabile Verbindung der Bauteile dadurch zu erreichen
indem die zu verbindenden Bauteile an der zu verbindenden Oberfläche derart
ausgestaltet sind, daß eine formschlüssige Verbindung
8 zwischen beiden Bauteilen hergestellt wird. Auf diese Weise wird
die Festigkeit der Verbindung nicht allein von der Oberflächenhaftung
zwischen Trennschicht 4 und dem Füllstoff der Bauteil-Klebeverbindung 6 bzw.
Bauteiloberfläche 1, 2 definiert
sondern auch von den mechanischen Eigenschaften des Füllstoffes
bzw. der Bauteilmaterialien. Eine derartige formschlüssige Verbindung
8 ist in 2a in der Mitte
der abgebildeten Bauteil-Klebeverbindung 6 dargestellt.
Auf diese Weise wird im ausgehärteten
bzw. reagierten Zustand der Füllmasse
der Bauteil-Klebeverbindung 6 eine kompakte Verbindung
zu den Bauteilen 1,2 geschaffen.
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In 2b ist
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung eine Bauteil-Klebeverbindung 6 dargestellt
(hier auch wieder zwischen Grundfeldmagnet 1 und zylinderförmigen Gradientenspule 2)
der in diesem Falle mehrschichtig ausgestaltet ist. In diesem Falle
sind beide Trennschichten 7 in der Füllmasse – wie z.B. Epoxydharz, im Folgenden
auch als Klebeschicht bezeichnet – integriert. Der schichtweise
Aufbau hat folgende Gestalt
erstes Bauteil 1,
bauteilseitige
Klebeschicht 6a,
erste Trennschicht 7,
mittlere
Klebeschicht 6a,
zweite Trennschicht 7,
bauteilseitige
Klebeschicht 6b,
zweites Bauteil 2.
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Die Trennschichten 7 können wiederum
aus Klebebändern,
selbstklebenden Folien, Trennmittel oder aber aus Kunstharz (z.B.
HGW 2372) mit Glasfasergewebe gestaltet sein. Auch in dieser Ausführungsform
ist eine formschlüssige
Verbindung möglich – hier aber
nicht dargestellt.
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Soll beispielsweise die Gradientenspule
getauscht, die Verklebung also gelöst und für einen neuen Einbau wieder
präpariert
werden, so kann der mittlere Klebespalt zwischen den Trennschichten 7 z.B.
mechanisch durchtrennt und die Gradientenspule 2 somit
ausgebaut werden. Die Klebereste der mittleren Klebeschicht 6a können durch
die eingebauten Trennschichten leicht entfernt werden, wobei bei
Verwendung von Glasfasergewebe als Trennschichtmaterial dessen Eigenschaft,
sich entlang des Gewebeverbundes zu trennen, ausgenutzt werden kann.
Der Gewebeverbund führt
zu einer Versteifung und Festigkeitserhöhung des Klebers in Faserrichtung.
Dennoch läßt sich
entlang der Gewebefasern leicht ein Riß bilden wodurch die Restklebemasse entlang
des laminierten Gewebes von den bauteilseitigen Klebeschichten 6b getrennt
werden kann. Bei erneuter Verklebung verbindet sich der Kleber wieder optimal
mit dem laminierten Kleberest 7 bzw. 6a.
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Die Vorteile des erfindungsgemäßen Vorgehens,
die unter Umständen
formschlüssige
Klebeschicht mit Trennschichten als Sollbruchstelle zu Kombinieren,
können
wie folgt zusammengefasst werden:
- – zerstörungsfrei
lösbare
und daher wiederverbindbare Klebeverbindung
- – hohe
Zeitersparnis da ein mechanisch und/oder chemisch aufwendiges Entfernen
von Kleberesten bzw. die Aufbereitung der Oberflächen entfällt
- – umweltschonende
Präparierung
der Oberflächen
da keine aggressiven Lösungsmittel
notwendig sind
- – minimiertes
Risiko die Bauteile beim Lösen
der Klebeverbindung bzw. beim Entfernen der Klebereste zu beschädigen.